基于GIS的地质灾害监测预警系统分析

王江涛 杨潇潇 武盼锋

摘 要： 文章对基于GIS的地质灾害监测预警系统的构建背景进行了介绍，以此阐明GIS在地质灾害监测领域中应用的可行性与重要性;从地形地貌、地层岩性、地质构造、人类活动以及自然降雨五个角度入手，对基于GIS的地质灾害监测预警系统的应用分析要素进行了研究;在明确分析要素的基础上，结合系统逻辑与系统架构两个部分，分析了基于GIS的地质灾害监测预警系统的设计思路。

关键词： GIS;地质灾害;强降雨

【中图分类号】TP79     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.013

引言：地质灾害是自然灾害的主要类型之一，其在我国就有多发、广发的特点，严重威胁和影响着社会稳定运行与广大人民群众的生命财产安全。所以，我们有必要以GIS为基础，对地质灾害检测预警系统的构建应用展开探究讨论，以寻找出预测地质灾害、防范地质灾害的可行路径，将灾害的威胁性、影响性控制在最低水平。

1 基于GIS的地质灾害监测预警系统的构建背景

据权威部门发布的《2018年全国地质灾害灾情及2019年地质灾害趋势预测》报告显示，仅在2018年这一年之内，我国境内记录在案的地质灾害事件就多达2966起，涉及伤亡近200人，直接造成的经济损失14.7亿元人民币，间接损失更是难以估量。在此背景下，做好地质灾害监测预警系统的科学构建，具有重要的现实意义[1]。

结合既往的经验记录与学界研究来看，绝大部分地质灾害是逐渐发生、有迹可循的。例如，泥石流、山体滑坡等地质灾害的出现，几乎都与当地强降雨的恶劣天气有关。所以，在掌握目标地区地质条件、人类活动等信息的同时，对降雨量进行科学的分析和预测，便可在一定程度上对泥石流、山体滑坡的发生几率和涉及范围做出判断，并及时制定出有效的应急预案，将灾害影响下的人员伤亡、财物损失控制在最低水平。从目前来看，将GIS作为地质灾害监测预警系统的构建基础，具有良好的可行性与可靠性。GIS即“Geographic Information System”的缩写，意为“地理信息系统”，是我国地学研究领域中一种重要的空间信息系统。发展至今，GIS已能满足地球表层空间中各类地理信息数据的采集、整理、分析、存储、管理、显示等技术需求，从而为人们提供出综合化、高水准的研究与实践活动支持。

2 基于GIS的地质灾害监测预警系统的应用设计

2.1 系统要素

第一，地形地貌。结合我国地质灾害的相关历史经验来看，地形地貌是关联灾害发生、决定灾害规模的最主要因素。细分下来，地形地貌应包含地面坡度、地面高程两个部分。资料显示，我国有40%以上的地质灾害发生于地面坡度20°至25°的区域，30%以上的地质灾害发生于地面坡度35°至50°的区域，其余坡度的灾害较少发生。所以，在构建地质灾害监测预警系统时，应将20°至25°、35°至50°两个坡度区间排在较高等级;在地理学视域下，可按高程将地理区域分为低丘陵区、丘陵区、低山区、低中山区以及中山区。其中，地质灾害大多发生于丘陵区与低山区，其高程分别为50米至100米、500米至1000米。究其原因，主要与人为施工活动多发于这两类区域有关。

第二，地层岩性。地层岩性是地质灾害发生的基本条件之一，主要包括火山岩、侵入岩、变质岩、沉积岩等。其中，灾害率最高的地层岩性为变质岩，其次为侵入岩，沉积岩与地质灾害的关联度最小。

第三，地质构造。地质构造是地质灾害发生的又一基本条件。通常情况下，当地质构造受到破坏，出现风化、破碎、溶蚀等现象时，其结构稳定性将大打折扣，进而引发滑坡、塌陷等地质灾害[2]。

第四，人类活动。人类活动是对地质灾害影响最为直接的外部因素，当人类工程建设活动强度过大时，施工区域内的地质条件将遭到严重破坏，继而出现土体沉降、岩体失稳、地下空洞、水土流失等问题，埋下相应的地质灾害风险。从目前来看，在众多人类工程活动中，矿业活动与地质灾害的关联性最强。

第五，自然降雨。在强降雨的作用下，土壤、岩石会被雨水的地表径流与浇灌冲刷所影响。此时，一旦降雨地区的表土层厚度较浅，缺乏良好的稳定性，将很可能会发生泥石流、滑坡等灾害。

2.2 系统逻辑

在明确上述要素之后，可基于GIS制定出地质灾害检测预警系统应用的逻辑流程，由始至终为：（1）收集地质灾害各类诱因的信息数据资料;（2）基于GIS建立地质灾害信息库;（3）分析各类诱因与地质灾害的影响关系;（4）分析自然降雨的灾害临界值，评价其他诱因的危险性等级;（5）确定降雨与其他诱因的评价模型;（6）形成气象综合图与地质灾害敏感性分区图;（7）结合降雨信息，对地质灾害进行实时动态的气象预测。结合其他诱因信息，对地质灾害进行相对固定的空间预测;（8）综合气象、空间两方面预测结果，建立地质灾害预测模型。

2.3 系统架构

为了实现基于GIS的地质灾害监测预警系统功能的最大化发挥，其系统架构设计应包含数据采集、信息查询、预警分析以及預警分布四个主要模块部分。其中，数据采集模块应以GIS为核心，从而为空间预测夯实信息条件。在此基础上，将地质灾害监测预警系统与气象、水利等部门的系统网络建立通信连接，以此实现降雨信息的动态获取与实时校正;信息查询模块应保证地质灾害相关信息查询的准确、明细，具体可查询内容应包括目标灾害点的灾害情况、既往灾害记录、系统编号、地理方位、灾害类型等;预测分析模块则应以地质灾害监测预警系统的应用逻辑为基础，并做好各类要素的权重配置与综合运算。设计实践中，应适当提高降雨量的影响比重。在此基础上，还需基于特定原则对分析结果进行级别划分，以明确灾害的发生几率、影响规模、危害程度;预警分布模块应具备文字、数据、图表等多种显示形式的生成能力，并配备出内部预警、公共预警两种机制，以满足不同灾害情况下的系统应用与信息发布需求。

结论：总而言之，历史经验表明，地质灾害并未突然发生的，而是有迹可循的。所以，将GIS作为地质灾害监测预警系统的重要基础，可帮助相关人员获取到、分析好大量有价值的地理空间信息数据，从而在降雨信息的联合运用下，对目标区域地质灾害的发生几率、影响规模、严重程度进行科学预测，为后续应急预案的制定提供可靠依据支持。

参考文献

[1] 蒙柱业.动态监测预警系统在地质灾害防治的应用[J].集成电路应用，2020，37（10）：126-127.

[2] 刘浩，任荣，李瑞宁.地质灾害实时监测预警系统建设研究[J].地质论评，2020，66（S1）：175-176.